Kaiyun App下载 全站Kaiyun App下载 全站Kaiyun App下载 全站众所周知，石化工业中设备运营环境苛刻，其中，腐蚀问题是制约石化工业迅速发展的难题之一，尤其对石化工业越来越高的经济效益要求将会促使要求设备长周期运行，这样制造设备用的材料就会从低层次向高层次发展。而在炼油和石化厂，例如压力容器、管道、接头、阀门及其它设备都使用了多种类型的不锈钢和镍基材料。下面简要介绍不锈钢和镍基合金在石化工业中的应用。
石化工业中设备所处的环境复杂、恶劣，既有来自于常见的硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸、环烷酸等酸类的腐蚀，还有来自氢氧化钠、氨等碱类的腐蚀，以及乙烯、尿酸等有机物的腐蚀。因而，在所处的不同腐蚀介质环境中材料可能面临不同类型的腐蚀。一般来说，石化工业用不锈钢及耐蚀合金材料存在以下问题：缝隙腐蚀，电偶腐蚀，应力腐蚀破裂、穿晶破裂（以氯化物为主），晶间应力腐蚀破裂（以硫化物为主），点蚀，氢损伤等。上述几种腐蚀类型的机理及表现形式各有不同，实际应用中采取的防止措施也有差别，应分析腐蚀失效形式，找到相应的腐蚀防腐途径。
（1）传统铁素体不锈钢由于韧性有限、脆性转变温度较高和加工性能较差等因素，很少在工业上应用。但是，通过进一步降低间隙元素含量和添加其他合金元素，提高韧性，并提高耐腐蚀性能，从而开发出超铁素体不锈钢或高性能铁素体不锈钢，即现代铁素体不锈钢。现代铁素体不锈钢在石化行业中应用推广前景较好的有以下钢种：①00Cr18Ti钢。00Cr18Ti铁素体不锈钢，即美国UNS S43035或439、日本SUS430LX、中国S11863或022Cr18Ti。该钢种是一种用钛稳定化的超低碳铁素体不锈钢，它的化学成分设计去除了对晶蚀的敏感性，并且不会在焊接热影响区生成马氏体。严格控制其化学成分，可得到优良的塑性、可焊性和耐蚀性，比早年的0Cr17Ti和Cr17Ti性能得到明显的改进。特别是它具有较高的抗氯化物SCC与抗连多硫酸SCC性能，而且其抗一般点蚀与缝蚀性能接近304L。因此，该钢种可部分代替304L钢，用于各种冷凝器、给水加热器和润滑系统冷却器中作换热管，某些腐蚀性不强的化工介质中，开云 开云体育平台如输送稀硝酸、硝铵、化纤（维纶、聚酯、丙烯腈和乙二醇等）的常压与低压管线Mo钢为高纯铁素体不锈钢，即美国E-Bite26-1钢或UNS S44627、日本XM27、中国S12791或008Cr27Mo。该钢种采用真空感应加上电子束熔炼或电渣重熔联合精炼，控制间隙元素C和N质量分数不超过0.02%，使塑性得到改善，脆性转变温度降低到－60℃。该钢种因含有较高的Cr和Mo，在许多环境中具有优异的耐蚀性，特别在氯化物、有机酸、氧化性酸与热浓碱液中耐均匀腐蚀性能尤佳。该钢种在高纯钢焊后不产生精简腐蚀，抗点蚀与缝蚀，特别在氯化物、连多硫酸、硫化氢和强碱中也不产生SCC，因此高纯Cr26Mo钢可用于蒸发器列管，比纯镍管更便宜，且寿命长得多。展望该钢种可用于醋酸、精对苯二甲酸（PTA）和聚乙烯醇（PVA）的生产装置中，作为冷却器解决含杂醋酸腐蚀问题，以取代316L、317L、904L等奥氏体不锈钢。该钢种也可用于处理某些氧化性盐溶液的蒸发器和次氯酸的漂白设备。但由于该钢种采用双真空熔炼生产，成本太高，难以推广。
（3）、0Cr13Al钢。0Cr13Al铁素体不锈钢即美国UNS S40500或405钢、日本SUS405、中国S11348或06Cr13Al。0Cr13Al钢的C质量分数在0.08%以下，并加入质量分数约0.2%的Al，在全温度范围会稳定铁素体组织。该钢种的塑性、韧性、冷成型性、可焊性比其他含铬高的铁素体钢好，而且该钢种与碳钢膨胀系数相近，易于制造复合钢板。因此国内石化系统炼化装置已普遍采用0Cr13Al钢。SH/T3096-2001《加工高硫原油重要装置主要设备设计选材导则》已规定选用0Cr13Al用作常减压装置初馏塔、常压塔、减压塔与汽提塔壳体与塔盘，催化裂化装置分馏塔、吸收塔、解吸塔壳体，加氢裂化装置脱硫化氢气体塔、脱乙烷塔壳体。
（4）、低铬不锈钢。由于铬质量分数为18%～30%的铁素体不锈钢成本较高，开发应用低铬不锈钢符合资源节约的需要。美国、日本和中国已开发0Cr11～12或加Mo、Ti、Nb元素，这些钢可用作汽车排气、净化处理装置与消声器等。此外，美国已将1Cr5Mo（T5）、1Cr7Mo、1Cr9Mo（T9）列入UNS编号，分别为S50100、S50300和S50400，名义上已把这些CrMo钢看作不锈钢。这些低铬钢由于含碳量稍高（质量分数为0.10%～0.15%），Cr含量又较低，不是铁素体钢，开云 开云体育平台而是马氏体钢。这些钢由于表面形成较稳定的尖晶石型化合物FeCr2O4保护膜，具有较好的高温化学稳定性能和防氧化、防硫化，广泛用于炼油厂常减压、催化裂化、延迟焦化、加氢裂化等装置的炉管、换热器、反应器和管道。
（5）、石油精炼装置的代表设备为常压蒸馏装置，减压蒸馏装置，接触分离装置，接触改质装置，氢化脱硫装置，加氢分解装置。石油精炼中腐蚀性因素多半是原油一起带入的，其中主要的为有机硫磺化合物（原油中含0.01-5%）与无机盐类（几个ppm-200ppm）。加热时它们分解，可能生产H2S和氯化氢等活性物质，此外原油中还含环烷酸的有机酸，含量较多时将引起材料激烈腐蚀，除原油带入腐蚀因素外，为了提高精炼效果，除了用水、氢外，还使用硫酸、苛性碱、氨等。
根据石油精炼装置不同腐蚀情况选用不同材料。如高温硫化物系统考虑Al和Cr的抗硫腐蚀及高温强度，使用Cr5-Mo以上的材料；高温H2S-H2系统使用13Cr-Al，18-8Ni钢；高温高压H2系统选用Cr-Mo钢或堆焊18Cr-8Ni-Nb钢；低温H2S-H2O系统选用00Cr18Ni10，00Cr17Ni14Mo2或蒙乃尔合金衬里，H2S-HCl-H2O系统选用00Cr18Ni5Mo3Si以上的耐点蚀，耐应力腐蚀不锈钢；环烷酸系统，低流速情况下选用00Cr17Ni14Mo2即可，高流速情况需进一步研究；低温CO2腐蚀系统，一般在200℃左右可使用00Cr18Ni10；制H2装置中改质炉反应管、高温钢管以及各种加热炉铃的吊架、支架可选用25Cr-20Ni，Incone合金800等。
（6）、开云 开云体育平台炼油和石化装置液相和气相腐蚀性部位和高温部件广泛使用着Ni-Cr-Fe系合金。通常使用最多的结构材料仍然是碳钢和Cr-Mo钢，炼油设备中，如烷基化工艺设备由于其介质为H2SO4、HF，所以用材要求较高，主要是Ni-Cu系Monel合金。此外，在处理高酸值原油的蒸馏设备中要求使用316和317合金，以抑制环烷酸腐蚀。石化装置由于介质更复杂，所以更多场合大量使用着Ni-Cr-Fe和镍基合金。
例如，流化催化裂化作为炼油工业的核心工艺，其主要功能是在催化剂作用下使重质油裂化为轻质馏分油，其反应-再生系统操作温度很高，特别是重油催化裂化再生系统高达750℃，其结构用材大量使用300系列不锈钢。再生器旋风分离器常使用304/304H和321/321H，反应器-再生器周边的小尺寸高温管线H材料，装置中的高温阀门则要求使用这些不锈钢的铸造合金制造。高温烟气系统波纹管膨胀节为腐蚀多发部位，采用Alloy 800可解决腐蚀事故频发问题。
再如，乙烯裂解工艺中，裂解炉的保护段、下部对流段、出口传输管路、急冷装置虽然操作温度稍低，但仍要求必须使用耐热钢。裂解炉管虽可用Alloy 800和253MA制造，实际应用可保证1010～1038℃，但辐射段和保护段通常都要求采用离心铸造改进型HP系列合金。
（7）、还有报道，日本住友金属工业株式会社，为了解决奥氏体不锈钢连多硫酸的应力腐蚀开裂问题，针对加氢裂化装置和脱硫装置等高温、高压环境下使用的奥氏体钢及这些装置的加热炉炉管用材，在SUS347不锈钢的基础上新开发出347不锈钢改进型——347AP，并正在向用户推荐使用，该钢的成分见表2。
相信随着石化工业的不断发展，要求不断完善、改进相关设备性能，不锈钢及镍基合金由于自身良好的性能，其在石化领域的应用会越来越多。
